EKOLOGI PERTANIAN
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Agroekosistem Berdasarkan
Aspek Kompleksitas, Dinamis dan Interaksi
Nama : Patty Siska Lumbantoruan
Kelas : S
NIM : 115040100111061
Mata Kuliah : Ekologi Pertanian
Jam : 13.00 – 14.40
PROGRAM STUDI AGRIBISNIS
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
• Buat tulisan mengenai hubungan antar faktor dalam agroekosistem. Pilih beberapa faktor saja.
• Tulis interaksi faktor-faktor tsb, tulisan harus memenuhi aspek kompleksitas, dinamis dan interaksi
• Dukung dg literatur dan foto orisinil.
1. Pengaruh suhu terhadap tanaman serta lingkungan ekosistem.
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap lingkungan di sekitarnya, salah satunya tumbuhan. Suhu dapat memberikan pengaruh baik secara langsung maupun tidak langsung. Menurut Rai dkk (1998) suhu dapat berperan langsung hampir pada setiap fungsi dari tumbuhan dengan mengontrol laju proses-proses kimia dalam tumbuhan tersebut, sedangkan berperan tidak langsung dengan mempengaruhi faktor-faktor lainnya terutama suplai air. Suhu akan mempengaruhi laju evaporasi dan menyebabkan tidak saja keefektifan hujan tetapi juga laju kehilangan air dari tanaman.
a) Aspek Kompleksitas
Menurut Iklim mikro perkotaan, perkembangan suatu kota menunjukkan adanya pengaruh terhadap iklim mikro. Asap dan gas yang terdapat di udara kota sering mereduksi radiasi. Partikel- partikel debu yang melayang di udara merupakan inti dari uap air dalam proses kondensasinya uap air inilah yang bersifat aktif dalam mengurangi pengaruh radiasi matahari tadi. Kemiringan lereng dan garis lintang, kemiringan lereng sebesar 50 dapat mereduksi suhu sebanding dengan 450 km perjalanan arah ke kutub. Variasi suhu berdasarkan waktu/ temporal terjadi baik musiman maupun harian, kesemua variasi ini akan mempengaruhi penyebaran dan fungsi tumbuhan. Suhu dipengaruhi oleh intensitas penyinaran sinar matahari, yang kekuatannya dipengaruhi oleh sudut jatuh cahaya dan penghalangan oleh atmosfer (awan, lap ozon)
dalam ekosistem, misalnya dalam hutan dan ekosistem perairan. Perbedaan yang nyata antara suhu pada permukaan kanopi hutan dengan suhu di bagian dasar hutan akan terlihat dengan jelas. Demikian juga perbedaan suhu berdasarkan kedalaman air. Jumlah panas yang diterima bumi juga berubah- ubah setiap saat tergantung pada lintasan awan, bayangan tumbuhan setiap hari, setiap tahun dan gejala geologi.
b) Aspek Dinamis
Sejak persepakatan Kyoto tahun 1997 tentang pemanasan global, perubahan iklim justru menunjukkan gejala memburuk dan makin cepat – melebihi perkiraan terburuk ditahun 1997. Ketika dunia selama belasan tahun bicara tentang pemanasan global, lautan Artik yang tadinya beku kini mencair menjadi jalur-jalur baru perkapalan. Di Greenland dan Antartika, lapisan es telah berkurang triliunan ton. Gletser di pegunungan Eropa, Amerika Selatan, Asia, dan Afrika menciut sangat cepat. Bersama itu pula, menjelang konferensi tingkat tinggi iklim di Kopenhagen bulan depan, fakta-fakta perubahan iklim lainnya terus berlangsung, antara lain:
1. Semua samudera di dunia telah meninggi 1.5 inchi
2. Musim panas dan kebakaran hutan makin parah di seluruh dunia, dari Amerika bagian barat hingga Australia, bahkan sampai Gurun Sahel di Afrika utara.
3. Banyak spesies kini terancam karena berubahnya iklim. Bukan saja beruang kutub yang kepayahan bermigrasi (yang telah menjadi ikon pemanasan global), tapi juga pada kupu-kupu yang sangat rapuh, berbagai spesies kodok, dan juga pada hutan-hutan pinus di Amerika utara.
Dan di bawah ini adalah bentuk perubahan suhu yang menyebabkan ekosistem sawah berubah bahkan komunitas yang berada didalamnya hampir habis.
Begitu matahari terbit pagi hari, permukaan bumi mulai memperoleh lebih banyak panas dibandingkan dengan yang hilang karena radiasi panas bumi, dengan demikian suhu akan naik dengan cepat. Setelah beberapa jam tercapailah suhu yang tinggi sekitar tengah hari, setelah lewat petang mulailah terjadi
penurunan suhu maka bumi ini akibat reradiasi yang lebih besar dibandingkan dengan radiasi yang diterima. Pada malam hari penurunan suhu muka bumi akan bertambah lagi, panas yang diterima melalui radiasi dari matahari tidak ada, sedangkan reradiasi berjalan terus, akibatnya ada kemungkinan suhu permukaan bumi lebih rendah dari suhu udara disekitarnya. Proses ini akan menimbulkan fluktuasi suhu seharian, dan fluktuasi suhu yang paling tinggi akan terjadi di daerah antara ombak di tepi pantai. Ada satu lagi dampak pemanasan global – baru diketahui setelah tahun 1997 – yang membuat ilmuwan gigit jari. Semua samudera makin asam karena banyaknya karbondioksida yang diserap oleh air. Ini menyebabkan pengasaman, suatu isu yang bahkan tak diberi nama hingga
beberapa tahun terakhir. Air yang lebih asam akan merusak karang, kerang, dan plankton, yang ujungnya mengancam rantai makanan di lautan, kata para bakar biologi.
Berbagai karakteristika ekosistem penyebab variasi suhu :
a. Komposisi dan warna tanah, makin terang warna tanah makin banyak panas yang dipantulkan, makin gelap warna tanah makin banyak panas yang diserap.
b. Kegemburan dan kadar air tanah, tanah yang gembur lebih cepat memberikan respon pada pancaran panas daripada tanah yang padat, terutama erat kaitannya dengan penembusan dan kadar air tanah, makin basah tanah makin lambat suhu berubah.
c. Kerimbunan Tumbuhan, pada situasi dimana udara mampu bergerak dengan bebas maka tidak ada perbedaan suhu antara tempat terbuka dengan tempat tertutup vegetasi. Tetapi kalau angin tidak menghembus keadaan sangat berlainan, dengan kerimbunan yang rendah mampu mereduksi pemanasan tanah oleh pemancaran sinar matahari. Ditambah lagi kelembaban udara dibawah rimbunan tumbuhan akan menambah banyaknya panas yang dipakai untuk pemanasan uap air, akibatnya akan menaikan suhu udara. Pada malam hari panas yang dipancaran kembali oleh tanah akan tertahan oleh lapisan kanopi, dengan demikian fluktuasi suhu dalam hutan sering jauh lebih rendah jika dibandingkan dengan fluktuasi di tempat terbuka atau tidak bervegetasi.
d. Iklim mikro perkotaan, perkembangan suatu kota menunjukkan adanya pengaruh terhadap iklim mikro. Asap dan gas yang terdapat di udara kota sering mereduksi radiasi. Partikel- partikel debu yang melayang di udara merupakan inti dari uap air dalam proses kondensasinya uap air inilah yang bersifat aktif dalam mengurangi pengaruh radiasi matahari tadi.
e. Kemiringan lereng dan garis lintang, kemiringan lereng sebesar 50 dapat
mereduksi suhu sebanding dengan 450 km perjalanan arah ke kutub.
Variasi suhu berdasarkan waktu/ temporal terjadi baik musiman maupun harian, kesemua variasi ini akan mempengaruhi penyebaran dan fungsi tumbuhan.
1. Suhu dan Tumbuhan
Kehidupan di muka bumi ini berada dalam suatu bahan kisaran suhu antara 00 C sampai dengan 500 C, dalam kisaran suhu ini individu tumbuhan
mempunyai suhu minimum, maksimum dan optimum yang diperlukan untuk aktifitas metabolismenya. Suhu- suhu tadi yang diperlukan organisme hidup dikenal dengan suhu kardinal.
Suhu tumbuhan biasanya kurang lebih sama dengan suhu sekitarnya karena adanya pertukaran suhu yang terus- menerus antara tumbuhan dengan udara sekitarnya. Kisaran toleransi suhu bagi tumbuhan sangat bevariasi, untuk tanaman di tropika, semangka, tidak dapat mentoleransi suhu di bawah 150 – 180
C, sedangkan untuk biji- bijian tidak bisa hidup dengan suhu di bawah minus 20 C
– minus 50 C. Sebaliknya konifer di daerah temperata masih bisa mentoleransi
suhu sampai serendah minus 300 C. Tumbuhan air umumnya mempunyai kisaran
toleransi suhu yang lebih sempit jika dibandingkan dengan tumbuhan di daratan.
Sedangkan intensitas cahaya matahari tersebut dipengaruhiinsolation atau proses pemanasan, pengupan/ evaporasi, tekanan atmosfer, Fenomena lokal yang terjadi: angin darat dan angin laut. Seperti pada negara Victoria dan Winipang besar perubahan akibat perubahan iklim pada awal tahun sampai pada pertengahan tahun dengan keterangan seperti berikut:
Suhu air laut : -1, 87C (kutub) 42C (equator)
Daratan : -68C (siberia) 58 C ( Libya ,1922)
Victoria 50 Winipang
Januari 35.6 F -8.1 F
Juli 68.0F 80.1F
2. Suhu dan Laju Evaporasi tanaman
Suhu akan mempengaruhi laju evaporasi dan menyebabkan tidak saja keefektifan hujan tetapi juga laju kehilangan air dari tanaman.
2. Curah hujan dan iklim mempengaruhi lingkungan ekosistem dan pembangunan pertanian
Menyimak pemberitaan beberapa media masa akhir-akhir ini tentang semakin rawannya ketersediaan pangan di Indonesia tentunya sangat
memprihatinkan. Pengaruh kegagalan panen, bangkrutnya petani dan harga pangan yang makin meningkat dapat meruntuhkan prospek pertumbuhan ekonomi. Kondisi dimana harga bahan pangan dan komoditi lain yang tinggi tentu saja berakibat pada peningkatan inflasi. Semakin rawannya ketahanan pangan di Indonesia merupakan akibat semakin menurunnya luas lahan pertanian dan produktivitas lahan yang tidak mungkin ditingkatkan.
b) Aspek Dinamis
Wilayah Indonesia sebagai Negara Kepulauan (Archipelago) mencakup pulau-pulau besar Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi dan Papua serta ribuan pulau-pulau kecil dengan wilayah pesisir yang sangat luas dengan garis pantai sepanjang 81.000 km, dihuni penduduk yang sangat padat dan memiliki kerentanan terhadap berbagai jenis bencana alam, bencana akibat ulah
manusia, kegagalan teknologi serta bencana akibat kesalahan kebijakan dalam pengelolaan sumberaya alam dan lingkungan hidup. Potensi bencana ini semakin meningkat sebagai akibat pemanasan global dan terjadinya perubahan iklim yang makin nyata dan akan selalu mengancam wilayah –wilayah kota besar dan wilayah pesisir antara lain berupa kenaikan permukaan air laut, banjir, abrasi, erosi pantai, penurunan permukaan tanah, dan intrusi air laut. Di tempat lain juga berpotensi terjadinya tanah longsor, gempabumi, tsunami, dan bencana alam lain.
(Anggraini, 2011)
Artinya beberapa upaya untuk meningkatkan hasil produksi pertanian sudah tidak ekonomis lagi. Peningkatan kebutuhan terhadap produksi pertanian akibat peningkatan jumlah penduduk di satu sisi, dan semakin terbatasnya jumlah sumber daya pertanian disisi lain, menuntut perlunya optimalisasi seluruh sumber daya pertanian, terutama lahan dan air. Oleh sebab itu, sistem usahatani yang selama ini lebih berorientasi komoditas (commodity oriented) harus beralih kepada sistem usahatani yang berbasis sumber daya (commodity base), seperti halnya sistem usahatani agribisnis. Salah satu aspek penting dalam
pengembangan agribisnis adalah bahwa kualitas hasil sama pentingnya dengan kuantitas dan kontinuitas hasil.
Disamping faktor tanah, produktivitas pertanian sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air dan curah hujan serta berbagai unsur iklim. Namun dalam kenyataannya, iklim/cuaca sering seakan-akan menjadi faktor pembatas produksi. Hal tersebut disebabkan kekurang selarasan sistem usahatani dengan iklim akibat kekurang mampuan kita dalam memahami karakteristik dan menduga iklim, sehingga upaya antisipasi resiko dan sifat ekstrimnya tidak dapat dilakukan dengan baik. Akibatnya, sering tingkat hasil dan mutu produksi pertanian yang diperoleh kurang memuaskan dan bahkan gagal sama sekali. Sesuai dengan karakteristik dan kompleksnya faktor iklim, maka kemampuan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) dalam memodifikasi dan mengendalikan iklim sangat terbatas. Oleh sebab itu pendekatan yang paling efektif untuk memanfaatkan sumber daya iklim adalah menyesuaikan sistem usahatani dan paket
teknologinya dengan kondisi iklim setempat. Penyesuaian tersebut harus didasarkan pada pemahaman terhadap karakteristik dan sifat iklim secara baik melalui analisis dan interpretasi data iklim. Mutu hasil analisis dan interpretasi data iklim, selain ditentukan oleh metode analisis yang digunakan, juga sangat ditentukan oleh jumlah dan mutu data.
Pertumbuhan dan produksi tanaman merupakan hasil akhir dari proses fotosintesis dan berbagai fisiologi lainnya. Proses fotosintesis sebagai proses awal kehidupan tanaman pada dasarnya adalah proses fisiologi dan fisika yang
mengkonversi energi surya (matahari) dalam bentuk gelombang elektromagnetik menjadi energi kimia dalam bentuk karbohidrat. Sebagian energi kimia tersebut direduksi/ dirombak menjadi energi kinetik dan energi termal melalui proses respirasi, untuk memenuhi kebutuhan internal tanaman. Sedangkan bagian lainnya direformasi menjadi beberapa jenis senyawa organik, termasuk asam amino, protein dan lain-lain melalui beberapa proses metabolisme tanaman. Selain radiasi surya, proses fotosintesis sangat ditentukan oleh ketersediaan air, konsentrasi CO2
berbagai senyawa lainnya di dalam jaringan tanaman. Secara fisika, proses transpirasi tanaman sangat ditentukan oleh ketersediaan air tanah (kelembaban udara), radiasi surya, kelembaban nisbi dan angin.
Selain proses metabolisme, proses pembungaan, pengisian biji dan pematangan biji atau buah juga sangat dipengaruhi oleh radiasi surya (intensitas dan lama penyinaran), suhu udara dan kelembaban nisbi serta angin. Oleh sebab itu, produkstivitas dan mutu hasil tanaman yang banyak ditentukan pada fase pengisian dan pematangan biji atau buah sangat dipengaruhi oleh berbagai unsur iklim dan cuaca, terutama radiasi surya dan suhu udara. Pada Tabel 1 disajikan matriks relative peranan unsur-unsur iklim dalam berbagai proses fisiologis, pertumbuhan dan produksi tanaman. Iklim dan curah hujan tergantung pada fenomena komplek yang terjadi di daratan. Lautan dan atmosfer yang
mempengaruhi unsur unsur iklim. Pencatatan terus menerus pada jam jam tertentu secara rutin, menghasilkan suatu data cuaca yang dapat digunakan untuk
menentukan iklim.
Tabel 1. Peranan unsur-unsur iklim bagi tanaman
Unsur Iklim X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
Sumber : Irianto, Las dan Sumarini, 2000. Keterangan :
X1= Fotosistesis
X2= Respirasi
X3= Evapotranspirasi tanaman
X4= Pertumbuhan
X6= Pemasakan dan umur
X7= Produksi
jumlah bintang mencerminkan bobot pengaruh.
(Wentz, 2011) Suatu keadaan berubahnya pola iklim dunia baik secara alami maupun akibat dari exploitasi manusia. Suatu daerah mungkin mengalami pemanasan, tetapi daerah lain mengalami pendinginan yang tidak wajar. Akibat kacaunya arus dingin dan panas ini maka perubahan iklim juga menciptakan fenomena cuaca yang kacau, termasuk cuaca hujan yang tidak menentu, aliran pabas dan dingin yang ekstrem, arah angin yang berubah drastis, dan sebagainya.
Perubahan iklim disebabkan oleh pemanasan global. Pemanasan global adalah meningkatnya suhu rata-rata permukaan Bumi akibat peningkatan jumlah emisi Gas Rumah Kaca (GRK) di atmosfer. Kelompok gas (CO2, CH4, N2O) yang menjaga suhu permukaan bumi agar tetap hangat : gas rumah kaca. Setiap gas rumah kaca memiliki efek pemanasan global yang berbeda-beda : 1 CH4 menghasilkan efek pemanasan 23 kali dari molekul CO2. Molekul NO
menghasilkan 300 kali dari molekul CO2. Chlorofluorocarbons (CFC) = ribuan kali dari CO2. CFC penyebab rusaknya lapisan ozon. Selain itu, perubahan iklim juga mempengaruhi radiasi matahari dengan dua keadaan yang berbeda yaitu daerah tropik dengan insolation tinggi, penguapan tinggi (awan) dan Sub tropik insolation & penguapan tinggi (< tropik), curah hujan rendah namun cenderung banyak daerah sub tropik g kering (padang pasir, savana)
(Wikipedia, 2011)
Manfaat iklim dan fungsi curah hujan dalam pembangunan pertanian berkaitan dengan 5 aspek atau kegiatan (Las, Fagi & Pasandaran, 1999 dalam Surmaini, dkk.), yaitu :
b. perencanaan kegiatan operasional (budidaya) pertanian, seperti
perencanaan pola tanam, pengairan, pemupukan, PHT (pengendalian hama terpadu), panen, dan lain-lain
c. peramalan dan analisis sistem pertanian, seperti daya dukung lahan, ramalan produksi, pendugaan potensi hasil dan produktivitas pertanian d. pengelolaan dan konservasi lahan (tanah dan air)
e. menunjang kegiatan penelitian komoditas dan sumberdaya lahan serta pengkajian teknologi pertanian, terutama dalam merumuskan atau menyimpulkan hasilnya.
Dibandingkan dengan faktor produksi atau sumberdaya pertanian lainnya, peranan dan pertimbangan terhadap sumberdaya iklim dan curah dalam pembangunan dan peningkatan produksi pertanian relatif terbatas. Hal tersebut disebabkan oleh beberapa faktor antara lain :
a. Perbedaan persepsi terhadap karakteristik iklim. Banyak kalangan mengagnggap iklim bukan sebagai sumberdaya, melainkan sebagai kendala produksi pertanian.
b. Kurangnya apresiasi terhadap sumberdaya iklim. Sumberdaya iklim yang dinilai bersifat “given” harus diterima apa adanya dan tidak perlu
dilakukan upaya antisipasi dan upaya memanfaatkannya secara optimal.
Sangat terbatasnya informasi iklim efektif dan aplikatif (berdayaguna) untuk bidang atau kegiatan pertanian. Informasi agroklimat yang efektif dan aplikatif dapat berupa identifikasi, analisis dan interpretasi, prediksi, ramalan, zonasi, modeling dan lain-lain.Dampak perubahan iklim dan curah hujan yaitu
perubahan iklim dan cuaca (meningkatnya suhu/temperatur). Curah hujan yang meningkat menyebabkan banjir, kekeringan dll), peningkatan permukaan laut (daratan mengecil,erosi pantai). Perubahan yang paling besar dialami pada sektor pertanian dan persediaan pangan yaitu pergantian musim tidak pasti, gagal tanam, gagal panen, musim kemarau lebih panjang, dan serangan hama penyakit,
degradasi hutan/lahan. Mekanisme pembentukan iklim dan curah hujan yaitu
atmosfer kemudian perubahan sudut datang sinar surya tiap saat dalam sehari dan setiap hari dalam setahunn pada tiap titik lokasi di bumi mengakibatkan
perubahan jumlah energi surya .
3. Angin mempengaruhi lingkungan ekosistem a) Aspek Kompleksitas
Angin timbul karena perbedaan tekanan udara, pada daerah bertekanan tinggi disebut anti cyclones, daerah bertekanan rendah disebut cyclones. Fungsi angin adalah angin menyebabkan tekanan terhadap permukaan yang menentang arah angin tersebut, angin mempercepat pendinginan dari benda yang panas dan kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tempat lain dan dari waktu ke waktu.
Intensitas sinar matahari yang diterima daerah di beberapa belahan bumi menimbulkan sistim angin dunia:
Daerah lintang 0-30 : Trade wind (timur ke barat) Daerah Lintang 30-60 : barat ke timur
Daerah lintang 60-90 : timur ke barat
Trade wind dari LS & LU membentuk Doldrus yaitu daerah yang mempunyai udara tenang.
b) Aspek Dinamis
Angin membantu petani mengairi sawah. Caranya: angin membantu menggerakkan kincir angin yang dibuat petani untuk mengambil air dari dalam sumur. Bila kincir angin itu bergerak maka air dari dalam sumur akan naik ke permukaan kemudian air dialirkan ke sawah. jika tidak ada
perkembangbiakan melalui angin maka tidak akan didapati buah yang baik di bumi ini
(Kaskus, 2011)
c) Aspek Interaksi angin terhadap tanaman
angin dapat membantu penyerbukan (anemofili). Ciri-ciri bunga yang penyerbukannya dibantu oleh angin adalah serbuk sari yang di hasilkan sangat banyak, kecil, dan ringan. Kepala sari besar dan tangkai sari panjang. Tangkai sari yang panjang mudah bergoyang jika tertiup angin sehingga banyak serbuk sari keluar. Kepala putik berbulu dan terentang ke luar sehingga mudah
menangkap serbuk sari yang melayang di udara. Tidak mempunyai kelenjar madu. Umumnya tidak bermahkota dan berwarna tidak menarik.
Contohnya adalah bunga tumbuhan kelapa, padi, tebu, jagung, rumput dan betula.
Perkembangbiakan melalui angin ini, ibaratnya pengambilan serbuk pada pohon dan meletakkannya pada pohon lain yang sejenisnya. Bahkan
perkembangbiakan tumbuhan juga dapat dilakukan dengan perantaraan serangga. Yang perlu diingat bahwa contoh di atas adalah sebuah metode perkembangbiakan dari bantuan angin, seberapapun bantuan angin tersebut sangatlah berharga bagi kelanjutan generasi tumbuh-tumbuhan.
(Isyraq, 2011)
DAFTAR PUSTAKA
Anggraini, Ani. 2011. Cfp Seminar Perubahan Iklim.
(http://xa.yimg.com/kq/groups/10340883/1262313267/name/CfP+semina r+Perubahan+Iklim.doc). Diakses tanggal 8 Januari 2011
Las, Irianto & Surmaini. 2000 “ Pengantar Agroklimat dan Beberapa Pendekatannya” Balitbang Pertanian, Jakarta.
Makarim, dkk. 1999. “Efisiensi Input Produksi Tanaman Pangan melalui Prescription Farming”. Simposium Tanaman pangan IV. Puslitbang Tanaman Pangan, Bogor.
Surmaini, dkk. 1999. “Analisis Peluang Penyimpangan Iklim dan Pola Ketersediaan Air pada Wilayah Pengembangan IP Padi 300”. Puslittanak ARMP II, Balitbang Pertanian, Jakarta.
Wartawarga. 2011. Perubahan suhu bumi.
Winarso, P.A. 2000 “ Kondisi & Masalah Penyusunan Prakiraan Cuaca & Iklim dan Prospeknya di Indonesia” BMG, Jakarta.
